脱硝催化剂再生动画（废旧脱硝催化剂再生工艺及工程案例）

摘要：

脱硝催化剂在火电厂SCR脱硝技术中占据重要比重，不仅加装的费用占总投资的近40%，且催化剂性能的好坏直接影响脱硝的效率。本文系统综述了催化剂中毒失活的物理及化学机制、再生方法及工艺，并结合大唐南京环保科技有限责任公司SCR脱硝催化剂再生项目，详细介绍了再生工艺流程在实际工程的应用，经测试，再生后的催化剂各项性能(如元素含量、比表面积、活性K值、SO₂/SO₃转化率等)均得到明显恢复，且达到了火电厂使用要求，该项目的成功应用对于脱硝催化剂使用寿命的延长及再生工艺的制定具有重要的指导意义。

关键词：废旧催化剂；再生；工程案例；

目前，各国对煤炭的利用依然以发电为主，因其对煤炭有着较高的利用与环境效率。而火电厂发电输出的电力，作为世界上最重要的二次清洁能源，已成为国民经济的重要支柱产业，为社会经济及工业与城市化发展做出了巨大贡献，但过量的煤炭资源消耗也带来了严重的环境污染问题，其中氮氧化物(NO_X)是主要的大气污染物之一。

为实现NO_X的超低排放，选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction，SCR)因其高效率、低费用的优点得到了广泛应用，现已成为电厂烟气脱硝中最为成熟的一种技术。其中，脱硝催化剂的活性是SCR脱硝工艺中最为关键的一环，其品质的优劣直接影响着脱硝的效率。通常SCR脱硝催化剂的设计化学寿命约为3年，且更换加装新鲜催化剂费用占脱硝工程总投资约40%的比例，另外SCR运行时催化剂经常会出现堵塞、磨蚀及中毒等现象。因此，若选择将废旧催化剂直接填埋，将会造成资源的极大浪费与环境污染。

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图1 失活诊断图

进过严格的失活诊断后，挑选出可再生的废旧催化剂进行再生处理。一般来说，SCR脱硝催化剂再生包括以下几个步骤：(1) 预处理清灰 (压缩空气或高压水洗) ；(2) 化学清洗；(3) 超声清洗；(4) 漂洗；(5) 干燥；(6) 活性组分浸渍；(7) 再煅烧。

1.3 SCR催化剂性能检测系统

大唐南京环保科技有限责任公司拥有完整的催化剂性能测试平台，包括：SCR脱硝催化剂性能测试小试设备及中式设备(如图2、图3所示)以及磨损强度测试装置、激光粒度仪、柱轴弯曲试验仪、旋转式磨耗测试仪、比表面积仪、压汞仪、电感耦合等离子发射光谱仪、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪等。其中，SCR脱硝催化的四大关键性指标包括元素含量、比表面积、活性K值及SO₂/SO₃转化率，因此对其性能检测需要专门的测试系统。

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图2 小试设备

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图3 中式设备

2 工程案例分析

目前，全球SCR催化剂再生企业主要有德国Ebinger，EnBW，Steag，美国Coalogix，韩国KC-Cottrell，NANO等。大唐南京环保公司在吸收引进国外技术的基础上加以创新，建设了一条催化剂再生生产线，该条生产线可年再生催化剂10000m3(8300t)，且平板式、蜂窝式、波纹式3类催化剂均可实现再生，生产的规模能力以360d，4320h/a计。

本次再生的平板式废旧催化剂来自大唐集团公司某电厂，根据前期的性能测试，发现该批次板式脱硝催化剂中毒状况较浅，但表面飞灰及堵塞物较多，同时在运输途中，部分催化剂由于淋雨使得表面生成了结晶，根据此类情况，我们制定了相关再生工艺流程：酸洗鼓泡→碱洗→酸洗中和→去铁→漂洗→活性浸渍→干燥→再煅烧。

表1 催化剂再生前后XRF检测结果

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废旧催化剂示进过物理与化学清洗后，XRF结果如表1所示，可以看到，催化剂表面和基体的碱金属含量(Na、K)以及碱土金属含量(Ca、Mg)均有下降，说明催化剂失活中毒状况已有明显好转，另外作为钒钛系催化剂两大重要指标(Ti、V)，其含量也均显著上升，再看催化剂的比表面积(BET)，与再生前相比，再生后的催化剂比表面积已增大近一倍，说明该清洗方法能有效清除脱硝催化剂的中毒物质，同时经浸渍后，催化剂各重要物质含量也顺利得到了补充。

通过中式设备模拟电厂的烟气条件，本公司对不同催化剂进行活性检测，数据如图4、5所示：可以看出，催化剂经长时间运行后，活性及SO₂/SO₃转化率已明显上升，其数值已超过新鲜催化剂的1.5倍，经过清洗再生后，可观察到：脱硝催化剂活性K值已提高，而SO₂/SO₃转化率已显著下降，据统计，催化剂活性K值已恢复到初始值的90%以上，而SO₂/SO₃转化率则优于新鲜催化剂，说明采取的该再生工艺能有效的处理废旧催化剂且满足电厂使用条件，另外也实现了资源的循环利用。

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